【課題を解決するための手段】
【0005】
様々な実施形態が、独立請求項の主題によって述べられる療法システム、医療装置を操作する改良された方法、及び改良された医療装置を提供する。有利な実施形態は、従属請求項で述べられている。
【0006】
一態様では、本発明は、主磁石、及び主磁石内部で検査区域の内又は外に移動するように構成された患者キャリアを備える磁気共鳴モジュールと;撮像区域内の所定のターゲット位置へ軸に沿って放射線療法ビームを送達し且つ指向するように構成された放射線療法デバイスと;患者キャリアに接続されたRFコイルであって、磁気共鳴信号を放出するように構成される複数の基準マーカを備えるRFコイルと;患者キャリアを位置決めするための位置決めシステムと;スポイラと;機械実行可能命令を記憶するためのメモリと;プロセッサとを備える療法システムであって、機械実行可能命令の実行が、
a.位置決めシステムを制御して、患者キャリアを移動させるステップと;
b.MRIモジュールを制御して、複数の基準マーカのうちの少なくとも第1の組での磁気共鳴の励起に応答してMRIデータを取得するステップと;
c.MRIデータを使用して、第1の組の基準マーカの画像表現を再構成するステップと;
d.再構成された画像内で、第1の組の基準マーカの位置を使用してRFコイルの位置を計算するステップと;
e.スポイラを制御して、計算された位置に基づいて、第1の組の基準マーカのうちの1つ以上の基準マーカから放出される磁気共鳴信号を抑制するステップと;
f.計算された位置が所定のターゲット位置に合致するまで、第1の組の基準マーカとして、複数の基準マーカのうちの第2の組の基準マーカを使用してステップa)〜e)を繰り返すステップであって、第2の組の基準マーカが少なくとも第1の組の基準マーカを含む、ステップと
をプロセッサに行わせる、療法システムに関する。
【0007】
第2の組の基準マーカは、1つ以上の基準マーカのうちのゼロ個以上の基準マーカを除外した少なくとも第1の組の基準マーカを含む。更に、第2の組の基準マーカは、複数の基準マーカのうち、第1の組の基準マーカの一部でない1つ以上の基準マーカを更に備える。RFコイルは、トランスミッタ及び/又は受信機コイルである。
【0008】
例えば、複数の基準マーカが作動停止(使用不可又はオフに)される場合、ステップa)は、第1の組の基準マーカを作動(使用可能又はオンに)するステップを更に含む。作動(作動停止)された基準マーカは、RF励起に応答して、コヒーレント磁気共鳴信号を放出すること(も放出しないこと)もある(例えば、RFコイルは、依然として、作動停止された基準マーカから信号を受信しないか、又は弱い信号のみを受信することができるが、信号は、例えばスポイリングにより最小/非コヒーレントであり、従ってわずかなノイズを追加する)。また、基準マーカは、RFコイルのホルダに埋め込まれる。
【0009】
スポイラは、MRIモジュールの制御ユニット、例えば少なくともRFコイルに接続されたダイオードスイッチング回路としての電子スイッチであり、RFコイルを制御して例えばRFコイルの共鳴周波数をシフトし、及び/又は勾配コイルを制御して勾配磁場(例えばスライス選択勾配磁場)をシフトするか、若しくはオン及びオフに切り替える。
【0010】
スポイラは、それぞれRFスポイリング及び/又は勾配スポイリングを行うためにRFコイル及び/又は勾配コイルを制御するMRIモジュールの制御ユニットである。RFスポイリング及び勾配スポイリングは、信号が基準マーカから放出されないように、又は基準マーカから放出された信号がRFコイルによってコヒーレントに受信されない(受信され得ない)ように使用される。
【0011】
別の実施例では、スポイラは、複数のマーカのそれぞれの周りを取り巻く。例えば、球形状等を有する基準マーカの周りの小型ソレノイドコイルである。
【0012】
複数の基準マーカは、プロトン共鳴周波数とは異なる第1の共鳴周波数を有する双極子を含む。磁気共鳴の励起は、第1の組の基準マーカの双極子で磁気共鳴を励起することを含む。励起は、患者のターゲットボリューム(例えば、基準マーカの近くのターゲットボリューム)内で双極子を励起することを更に含み、両方の双極子の励起が、共通の又は個別の高周波パルスによって同時に実施される。ターゲットボリューム内の双極子は、プロトン共鳴周波数である第2の共鳴周波数を有する。これは、基準マーカRFパルスがターゲットボリュームのスピン励起に干渉せず、基準マーカ信号が患者からの貴重な形態学的情報を覆い隠さないため、有益である。
【0013】
一実施形態によれば、機械実行可能命令の実行は、更に、ターゲット位置に合致する計算された位置にRFコイルがある状態で、取得されたMRIデータを使用して所定のターゲット位置でターゲットボリュームにエネルギーを送達するように放射線療法デバイスを制御するステップをプロセッサに行わせる。
【0014】
一実施形態によれば、機械実行可能命令の実行は、更に、第2の所定のターゲット位置でターゲットボリュームにエネルギーを送達するために放射線療法デバイスを移動させるステップ、及び第2の所定のターゲット位置に関してステップa)〜f)を繰り返すステップをプロセッサに行わせる。
【0015】
これらの特徴は、正確に位置決めされたRFコイルを使用する正確な撮像プロセスによってガイドされるため、正確であり且つ高信頼性の療法処置及び/又は計画を提供する。放射線療法デバイスをガイドするために使用される画像は、放射線療法デバイスによって放射されるターゲットボリュームの位置を正確に反映する。
【0016】
基準マーカの少なくとも一部の信号の抑制は、再構成された画像のアーチファクトを減少させることがあり、これは更に、RFコイル位置決めの終了まで全ての初期マーカの信号が抑制されていない場合に比べてRFコイル位置決めの精度を向上させることがあり、より重要なことには、放射線療法中に撮像を行うときにマーカをまとめてオフにすること(又は基準マーカからの信号の抑制)を可能にする。これは、抑制された基準マーカ信号が自動組織運動検出アルゴリズムを複雑化しないことがあるために有益であり、これは、マーカが可視である場合、又はマーカ信号が画像内の組織信号に対してエイリアシングすることを許容される場合に当てはまる。
【0017】
一実施形態によれば、ステップf)での計算された位置をターゲット位置と合致させるステップは、計算された位置とターゲット位置との距離を所定の最小合致距離閾値と比較するステップと;その距離が所定の最小合致距離閾値よりも小さいという判断に応答して、計算された位置での放射レベルを決定するステップと;放射レベルが所定の最大許容放射レベルよりも高いという判断に応答して、最小合致距離閾値を再定義し、及び再定義された最小合致距離閾値を使用してステップa)〜e)を繰り返すステップとを含む。
【0018】
例えば、放射レベルは、例えば0〜250MU/分の値を有する線量率として定義される。
【0019】
RFコイルの余剰放射は、取得されたMRIデータにおいて放射線誘発電流(RIC:radiation induced current)を誘発することがあり、これは、MR画像信号対雑音比(SNR:signal-to-noise ratio)に対する影響を有することがある。この実施形態は、RFコイルの正確な位置決めと、余剰放射からのRFコイルの保護とのバランスを提供する。これは、線量率の増加と共に増加する撮像SNRの損失を制御するため、MRIモジュールによって生成される画像の品質を更に向上させる。その結果、療法が、放射線によるSNRが制御下にある画像に基づくことがあるため、療法処置の精度/信頼性の更なる向上が達成される。
【0020】
一実施形態によれば、RFコイルの位置が少なくとも1つの空間方向で計算され、計算された位置が1つの空間方向に沿ってターゲット位置に合致する場合、その1つの空間方向に沿った位置の計算のために使用される基準マーカから放出される磁気共鳴信号を抑制する。
【0021】
一実施形態によれば、計算された位置がターゲット位置に合致する場合、抑制するステップは、MRIデータ内のアーチファクト領域を決定するステップと、アーチファクト領域に対応する基準マーカから放出される磁気共鳴信号を抑制するステップとを含む。
【0022】
この実施形態は、再構成された画像にアーチファクトを誘発しない基準マーカからの信号の放出を抑制し、且つ再び使用可能にするのに通常必要とされるであろう資源を節約し得るため、有利であり得る。
【0023】
別の態様では、本発明は、主磁石、及び主磁石内部で検査区域の内又は外に移動するように構成された患者キャリアを備える磁気共鳴モジュールと;患者キャリアに接続されたRFコイルであって、磁気共鳴信号を放出するように構成される複数の基準マーカを備えるRFコイルと;患者キャリアを位置決めするための位置決めシステムと;スポイラと;機械実行可能命令を記憶するためのメモリと;プロセッサとを備える医療装置に関し、機械実行可能命令の実行が、
a.位置決めシステムを制御して、患者キャリアを移動させるステップと;
b.MRIモジュールを制御して、複数の基準マーカのうちの少なくとも第1の組での磁気共鳴の励起に応答してMRIデータを取得するステップと;
c.MRIデータを使用して、第1の組の基準マーカの画像表現を再構成するステップと;
d.再構成された画像内で、第1の組の基準マーカの位置を使用してRFコイルの位置を計算するステップと;
e.スポイラを制御して、計算された位置に基づいて、第1の組の基準マーカのうちの1つ以上の基準マーカから放出される磁気共鳴信号を抑制するステップと;
f.計算された位置が所定のターゲット位置に合致するまで、第1の組の基準マーカとして、複数の基準マーカのうちの第2の組の基準マーカを使用してステップa)〜e)を繰り返すステップであって、第2の組の基準マーカが少なくとも第1の組の基準マーカを含む、ステップと
をプロセッサに行わせる、医療装置に関する。
【0024】
これらの特徴は、基準マーカを使用してRFコイルの正確な位置を提供するため、有利であり得る。基準マーカの少なくとも一部を途中でオフにすることは、再構成された中間画像のアーチファクトを減少させることがあり、これは更に、RFコイル位置の終了まで全ての初期マーカが維持される場合に比べて、RFコイル位置決めの精度を向上させることがあり、より重要なことには、例えば放射線療法中に撮像を行うときにマーカをまとめてオフにすること(又は基準マーカからの信号の抑制)を可能にする。これは、抑制された基準マーカ信号が自動組織運動検出アルゴリズムを複雑化しないことがあるために有益であり、これは、マーカが可視である場合、又はマーカ信号が画像内の組織信号に対してエイリアシングすることを許容される場合に当てはまり得る。国際出願国際公開第2013/011444号は、受動位置マーカを設けられたRF表面コイルに言及している。磁気共鳴受信コイルと結合された基準マーカが、国際出願国際公開第2006/025001号に更に言及されている。
【0025】
一実施形態によれば、医療装置は、撮像区域内で軸に沿って所定のターゲット位置に放射線療法ビームを送達し且つ指向するように構成された放射線療法デバイスを更に備える。
【0026】
一実施形態によれば、ステップf)の計算された位置をターゲット位置と合致させるステップは、計算された位置とターゲット位置との距離を所定の最小合致距離閾値と比較するステップと;その距離が所定の最小合致距離閾値よりも小さいという判断に応答して、計算された位置での放射レベルを決定するステップと;放射レベルが所定の最大許容放射レベルよりも高いという判断に応答して、最小合致距離閾値を再定義し、及び再定義された最小合致距離閾値を使用してステップa)〜e)を繰り返すステップとを含む。
【0027】
RFコイルの余剰放射は、取得されたMRIデータにおいて放射線誘発電流(RIC)を誘発することがあり、これは、MR画像信号対雑音比(SNR)に対する影響を有することがある。この実施形態は、RFコイルの正確な位置決めと、余剰放射からのRFコイルの保護とのバランスを提供し得る。これは、線量率の増加と共に増加する撮像SNRの損失を制御するため、MRモジュールによって生成される画像の品質を更に向上させる。
【0028】
一実施形態によれば、ステップa)は、所定の停止時点に患者キャリアを停止させるように位置決めシステムを制御するステップを更に含み、ステップa)〜e)を繰り返すことで1つ以上の反復が行われ、所与の反復に関する所定の停止時点は、前の反復での計算された位置を使用して決定される。
【0029】
第1の反復に関する所定の停止時点は、ステップa)〜e)の初期(又は最初の)実行での計算された位置を使用して決定される。
【0030】
この実施形態は、例えば、患者キャリア速度に対して無視できない間隔でマーカ撮像が行われるときでさえ、正確且つ迅速な減速を可能にするため、有利である。患者キャリア位置は、制御理論における標準的な方法を使用して、既知の速度、慣性、及び画像取得時間から外挿される。
【0031】
一実施形態によれば、ステップa)〜e)を繰り返すことで1以上の反復が行われ、MRIモジュールは、反復の回数と共に増加する空間的精度でMRIデータを取得するように制御される。
【0032】
一実施形態によれば、(例えばマーカ位置を決定するための)マーカ位置の走査が、高速スカウト撮像と交互に行われる。これは、患者データの前処理を可能にし得るために有利であり、例えば、患者キャリアが所期の指定で停止する瞬間に、解剖学的標識点の自動検出によって、対象ボリュームにわたって3D画像セットを自動的に位置決めする。これは、ワークフローを合理化し、通常であればテーブルトップの運動で費やされる休止時間を利用する。
【0033】
空間解像度の増加は、特に、信号を放出するマーカの数が反復の回数と共に減少している場合に、基準マーカの位置の正確な計算を可能にするため、有利である。
【0034】
一実施形態によれば、基準マーカは双極子を含み、基準マーカから放出される磁気共鳴信号を抑制するステップは、RFスポイリング及び勾配スポイリングの少なくとも一方を適用するステップを含む。
【0035】
RFスポイリングは、RFコイルによってRFパルスが特定の周波数及び位相で送信されるように、RFパルスの位相を制御するステップを含むことがある。MRIモジュールは、その特定の位相での信号のみを受信し、例えば、MRIモジュールによって横断面内での他の位相又は位置での横磁化が受信されないように更に制御される。この場合、特定の周波数及び位相は、基準マーカの双極子以外の双極子を励起するために使用される。
【0036】
勾配スポイリングは、スライス選択、位相符号化、及び周波数符号化勾配を使用して、残留横磁化(RTM:residual transverse magnetization)をディフェージングするステップを含み、それにより、次の反復の開始時に非コヒーレントになる。そのために、小型コイル/電流要素が、基準マーカで局所不均質性を生成するために使用される。
【0037】
一実施形態によれば、基準マーカから放出される磁気共鳴信号の抑制は、(例えば、勾配コイル磁場が印加された後に生じるB0磁場の相殺を導入するために)基準マーカに対応する領域内で勾配磁場を発生させることによって、スポイラによって双極子をディフェージングするステップを含む。この場合、例えば、スポイラは、基準マーカに対応する領域で(例えばB0磁場をシフトするための)局所磁場不均質性を生成するために使用される小型コイル/電流要素である。
【0038】
一実施形態によれば、基準マーカは、第1の共鳴周波数を有する双極子を含み、基準マーカ内での磁気共鳴の励起は、少なくとも第1の共鳴周波数でRFコイルによって発生されるRF励起パルスを使用して行われ、基準マーカから放出される磁気共鳴信号を抑制するステップは、RFパルスを第2の共鳴周波数で発生するためにRF励起パルスの周波数(磁場強度)を動的に変えるステップを含む。
【0039】
一実施形態によれば、方法は、RFコイルの位置を少なくとも1つの空間方向で計算するステップを含み、計算された位置が1つの空間方向に沿ってターゲット位置に合致する場合、その1つの空間方向に沿った位置の計算のために使用される基準マーカから放出される磁気共鳴信号を抑制する。
【0040】
一実施形態によれば、計算された位置がターゲット位置に合致する場合、抑制するステップは、MRIデータ内のアーチファクト領域を決定するステップと、アーチファクト領域に対応する基準マーカからの磁気共鳴信号の放出を抑制するステップとを含む。
【0041】
一実施形態によれば、基準マーカから放出される磁気共鳴信号の抑制は、対応するアーチファクト領域のアーチファクトレベルが所定のアーチファクトレベルよりも高い場合に行われる。アーチファクトレベルは、再構成された画像の画像メトリクスを評価することによって決定される。例えば、マーカ形状相互相関によってマーカを含むものとして示される領域内で、少量のフィルタリングによって最高SNRを測定することによって画像メトリクスが得られる。
【0042】
別の態様では、本発明は、医療装置を制御する方法に関する。この医療装置は、主磁石、及び主磁石内部で検査区域の内又は外に移動するように構成された患者キャリアを備える磁気共鳴モジュールと;患者キャリアに接続されたRFコイルであって、磁気共鳴信号を放出するように構成される複数の基準マーカを備えるRFコイルと;患者キャリアを位置決めするための位置決めシステムと;スポイラとを備える。この方法は、
a.位置決めシステムを制御して、患者キャリアを移動させるステップと;
b.MRIモジュールを制御して、複数の基準マーカのうちの少なくとも第1の組での磁気共鳴の励起に応答してMRIデータを取得するステップと;
c.MRIデータを使用して、第1の組の基準マーカの画像表現を再構成するステップと;
d.再構成された画像内で、第1の組の基準マーカの位置を使用してRFコイルの位置を計算するステップと;
e.スポイラを制御して、計算された位置に基づいて、第1の組の基準マーカのうちの1つ以上の基準マーカから放出される磁気共鳴信号を抑制するステップと;
f.計算された位置が所定のターゲット位置に合致するまで、第1の組の基準マーカとして、複数の基準マーカのうちの第2の組の基準マーカを使用してステップa)〜e)を繰り返すステップであって、第2の組の基準マーカが少なくとも第1の組の基準マーカを含む、ステップと
を含む。
【0043】
別の態様では、本発明は、上記の方法の方法ステップを行うためにコンピュータ実行可能命令を備えるコンピュータプログラム製品に関する。
【0044】
別の態様では、本発明は、主磁石、及び主磁石内部で検査区域の内又は外に移動するように適合された患者キャリアを備える磁気共鳴モジュールと;患者キャリアに接続されたRFコイルと;患者キャリアを位置決めするための位置決めシステムと;機械実行可能命令を記憶するためのメモリと;プロセッサとを備える医療装置であって、機械実行可能命令の実行が、
i.位置決めシステムを制御して、患者キャリアを移動させるステップと;
ii.医療装置のビデオカメラを使用してRFコイルの位置を計算するステップと;
iii.計算された位置が所定のターゲット位置に合致するまで、ステップi)〜ii)を繰り返すステップと
をプロセッサに行わせる、医療装置に関する。
【0045】
本明細書では、磁気共鳴画像データは、磁気共鳴撮像スキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって記録される、原子スピンによって放出される高周波信号の測定結果と定義される。本明細書では、磁気共鳴撮像(MRI)画像は、磁気共鳴撮像データ内に含まれる解剖学的データの再構成された2次元又は3次元視覚化と定義される。この視覚化は、コンピュータを使用して実施される。
【0046】
本発明の上述した実施形態の1つ以上は、組み合わされる実施形態が互いに排他的でない限り組み合わされ得ることを理解されたい。
【0047】
以下、本発明の好ましい実施形態を、単に例として図面を参照して述べる。